剛度和剛性：

　　剛度是指材料或結(jié)構在受力時抵抗彈性變形的能力，是材料或結(jié)構彈性變形難易程度的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度。

　　一個結(jié)構的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。

　　k=P/δ

　　P是作用于結(jié)構的恒力，δ是由于力而產(chǎn)生的形變。

　　轉(zhuǎn)動結(jié)構的轉(zhuǎn)動剛度（k）為：

　　k=M/θ

　　M為力矩，θ為旋轉(zhuǎn)角度。

　　例如，鋼管比較堅硬，一般受外力形變小，而皮筋比較軟，受到同等力產(chǎn)生的形變就比較大，那我們就說鋼管的剛性強，皮筋的剛性弱，柔性強。

　　在伺服電機的應用中，用聯(lián)軸器連接電機和負載，就是典型的剛性連接；而用同步帶或者皮帶來連接電機和負載，就是典型的柔性連接。

　　電機剛性就是電機軸抗外界力矩干擾的能力，我們可以在伺服驅(qū)動器調(diào)節(jié)電機的剛性。

　　伺服電機的機械剛度跟它的響應速度有關。一般剛性越高其響應速度也越高，但是調(diào)太高的話，會讓電機產(chǎn)生機械共振。所以，在一般的伺服驅(qū)動參數(shù)里面都有手動調(diào)整響應頻率的選項，要根據(jù)機械的共振點來調(diào)整，需要調(diào)試人員的時間和經(jīng)驗（其實就是調(diào)增益參數(shù)）。

　　在伺服系統(tǒng)位置模式下，施加力讓電機偏轉(zhuǎn)，如果用力較大且偏轉(zhuǎn)角度較小，那么就認為伺服系統(tǒng)剛性強，反之則認為伺服剛性弱。這個剛性，就更接近于響應速度這個概念。從控制器角度看的話，剛性其實是速度環(huán)、位置環(huán)和時間積分常數(shù)組合成的一個參數(shù)，它的大小決定機械的一個響應速度。

　　但如果你不需要定位快，只需要精準度，那么在阻力不大的時候，剛性低，也可以做到定位準，只不過定位時間長。因為剛性低時定位慢，在要求響應快，定位時間短的情況下，就會存在定位不準的錯覺。

　　而慣量描述的是物體運動的慣性，轉(zhuǎn)動慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的度量。轉(zhuǎn)動慣量只跟轉(zhuǎn)動半徑和物體質(zhì)量有關。一般負載慣量超過電機轉(zhuǎn)子慣量的10倍，可以認為慣量較大。

　　導軌和絲杠的轉(zhuǎn)動慣量對伺服電機傳動系統(tǒng)的剛性影響很大，固定增益下，轉(zhuǎn)動慣量越大，剛性越大，越易引起電機抖動；轉(zhuǎn)動慣量越小，剛性越小，電機越不易抖動。可通過更換較小直徑的導軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動慣量從而減小負載慣量來達到電機不抖動。

　　通常在伺服系統(tǒng)選型時，除考慮電機的扭矩和額定速度等等參數(shù)外，我們還需要先計算得知機械系統(tǒng)換算到電機軸的慣量，再根據(jù)機械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機。

　　在調(diào)試時（手動模式下），正確設定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提。

　　那到底什么是“慣量匹配”呢？

　　根據(jù)牛二定律：

　　進給系統(tǒng)所需力矩= 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量J × 角加速度θ

　　角加速度θ影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，θ越小則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時間越長，系統(tǒng)反應越慢。如果θ變化，則系統(tǒng)反應將忽快忽慢，影響加工精度。

　　伺服電機選定后最大輸出值不變，如果希望θ的變化小，則J就應該盡量小。

　　而系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量J＝伺服電機的旋轉(zhuǎn)慣性動量JM ＋ 電機軸換算的負載慣性動量JL。

　　負載慣量JL由工作臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)運動件的慣量折合到馬達軸上的慣量組成。JM為伺服電機轉(zhuǎn)子慣量，伺服電機選定后，此值就為定值，而JL則隨工件等負載改變而變化。如果希望J變化率小些，則最好使JL所占比例小些。一般來說，小慣量的電機制動性能好，啟動，加速停止的反應很快，高速往復性好，適合于一些輕負載，高速定位的場合。中、大慣量的電機適用大負載、平穩(wěn)要求比較高的場合，如一些圓周運動機構和一些機床行業(yè)。

　　所以伺服電機剛性過大，剛性不足，一般是要調(diào)伺服驅(qū)動器的增益改變系統(tǒng)響應了。慣量過大，慣量不足，說的是負載的慣量變化和伺服電機慣量的一個相對的比較。

　　另外還需考慮到減速器對鋼性負載的影響：減速器可以改變慣量匹配，一般當負載與電機的慣量比>5時，考慮采用減速裝置，提高慣量匹配。慣性比與減速比的平方成反比例。

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